Tetrabrommethan
Tetrabrommethan (auch Tetrabromkohlenstoff) ist eine chemische Verbindung aus der Reihe der Bromkohlenwasserstoffe. Bei ihm sind alle Wasserstoffatome des Methans durch Bromatome substituiert. Beide Bezeichnungen sind nach der IUPAC-Nomenklatur korrekt, abhängig davon, ob die Verbindung als organische (Tetrabrommethan) oder anorganische (Tetrabromkohlenstoff) Verbindung angesehen wird. Die Verbindung ist der vierfachsubstituierte Vertreter der Reihe der Brommethane mit Brommethan, Dibrommethan, Tribrommethan und Tetrabrommethan.
Darstellung
Tetrabrommethan wird durch Bromierung von Methan mit elementarem Brom hergestellt. Ökonomischer ist der Halogenaustausch durch die Reaktion von Tetrachlormethan mit Aluminiumbromid bei 100 °C.<ref name="chemelem" />
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Tetrabrommethan ist ein farbloser, nicht brennbarer Feststoff mit einem Schmelzpunkt von 90,1 °C, der bei Raumtemperatur in Form von monoklinen Kristallen vorliegt. Der Siedepunkt liegt bei 189,5 °C. Tetrabrommethan ist in Wasser so gut wie nicht, in unpolaren Lösungsmitteln wie Chloroform oder Toluol sehr gut löslich.
Bedingt durch die kugelförmige Gestalt des CBr4-Moleküls, hat Tetrabrommethan eine ausgesprochen hohe kryoskopische Konstante von 80 K·kg·mol−1. Das heißt, dass in CBr4 gelöste Stoffe eine recht hohe Schmelzpunkterniedrigung bewirken. Es ist deshalb als Lösungsmittel für die Methode der Molmassenbestimmung nach Rast sehr gut geeignet.<ref name="rast">M. Brandstätter, L. Kofler: Molekulargewichtsbestimmung unter dem Mikroskop, in: Microchimica Acta, 1949, 34, S. 364–373.</ref><ref name="rast2">H. Keller, H. von Halban: Über eine Modifikation der mikro-kryoskopischen Molekulargewichts-Bestimmung nach Rast, in: Helvetica Chimica Acta, 1944, 27, S. 1439–1443.</ref>
Tetrabrommethan ist polymorph, das heißt, es tritt in zwei Modifikationen (α-Modifikation und β-Modifikation) auf, die sich bei 46,9 °C ineinander umwandeln.<ref name="chtas">F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar: Chemicke tabulky anorganickych sloucenin (Chemical tables of inorganic compounds). SNTL, 1986.</ref><ref>A. Pavlovska, D. Nenow: Experimental study of the surface melting of tetrabrommethane, in: Journal of Crystal Growth, 1977, 39 (2), S. 346–352; doi:10.1016/0022-0248(77)90284-6.</ref>
Die Bindungsenergie der C–Br-Bindung beträgt 235 kJ·mol−1.<ref name="chemelem">N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 359.</ref>
Bedingt durch die hochsymmetrische tetraedrische Struktur liegt das Dipolmoment bei 0 Debye. Die kritische Temperatur beträgt 439 °C (712 K) bei einem kritischen Druck von 4,26 MPa.<ref name="chtas" /> Nach einer anderen Quelle beträgt die Kritische Temperatur 724,8 K (451,65 °C), und der Kritische Druck 96,3 bar, entsprechend 9,63 MPa.<ref name="vdi-wa10">VDI-Wärmeatlas [Elektronische Ressource] / VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (Hrsg.). Springer, 2006.</ref>
Chemische Eigenschaften
Tetrabrommethan ist deutlich weniger stabil als die beiden leichteren Tetrahalogenmethane Tetrafluormethan und Tetrachlormethan. Es gibt recht leicht ein Brom-Atom ab, weshalb es als mildes Bromierungsmittel verwendet werden kann.
Verwendung
In Kombination mit Triphenylphosphin wird CBr4 in der sogenannten Appel-Reaktion<ref name="appel">R. Appel: Tertiary Phosphane/Tetrachloromethane, a Versatile Reagent for Chlorination, Dehydration, and P–N Linkage, in: Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1975, 14 (12), S. 801–811; doi:10.1002/anie.197508011.</ref> verwendet, um Alkohole in Alkylbromide umzusetzen.
Tetrabromkohlenstoff kann zur p-Dotierung von Gallium-Arsenid mit Kohlenstoff (GaAs:C) mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) verwendet werden.<ref name="mbe">Q. F. Huang: Carbon doping in GaAs using carbon tetrabromide in solid source molecular beam epitaxy, in: Journal of Crystal Growth, 2003, 252 (1–3), S. 37–43; doi:10.1016/S0022-0248(02)02503-4.</ref>
Aufgrund seiner hohen Dichte im geschmolzenen Zustand kann Tetrabrommethan als Schwerflüssigkeit zum Trennen von Mineralien verwendet werden.
Literatur
- Wendan Cheng, Juan Shen, Dongsheng Wu, Xiaodong Li, Youzhao Lan, Feifei Li, Shuping Huang, Hao Zhang, Yajing Gong: Electronic Origin for Enhanced Nonlinear Optical Response of Complexes from Tetraalkylammonium Halide and Carbon Tetrabromide: Electrostatic Potentials of Intermolecular Donor-Acceptor Dyads, in: Chemistry – A European Journal, 2006, 12 (26), S. 6880–6887; doi:10.1002/chem.200501415.
Weblinks
Einzelnachweise
<references />